汽车发展至今,在发动机技术上都经历了哪些具有代表性的变革?

汽车发展至今,在发动机技术上都经历了哪些具有代表性的变革?_58汽车

发动机技术经历了多次变革,从化油器到缸内直喷,再到喷射压力提升和双喷射系统,每一次技术进步都带来了性能的提升和成本的降低。在气路方面,可变进气歧管、变滚流/涡流、机械增压和涡轮增压等技术的应用,使得发动机在不同工况下都能保持良好的性能。配气机构的改进,如可变气门正时和升程,进一步提高了发动机的效率。燃烧技术的创新,如变工作循环、压缩比提升和可变压缩比,以及停缸和HCCI燃烧方式的研究,都在不断推动发动机技术向前发展。这些变革不仅提高了发动机的性能,也对节能减排做出了重要贡献。个人观点认为,连续可变气门升程和可变压缩比技术将是未来发动机技术发展的重要方向。尽管HCCI燃烧方式目前尚未广泛应用,但其潜在的高效率和低排放特性预示着它可能成为未来发动机技术的主流。这些技术的发展和应用,将为汽车行业带来更加清洁、高效的动力解决方案。

发动机技术,即不考虑现今大热的新能源汽车技术。

代表性,即作为技术有一定的实现复杂度,并能够带来较大的收益。

变革,即技术方向最终证明正确,作为主流技术得到应用。

汽油机方面油路:化油器「机械方式进行油气混合,布置在节气门前端,结构复杂,调节滞后,已退出市场」进气歧管单点电喷「使用电控系统调节喷油量,更加精确,已退出市场,但电喷为重要变革」进气道多点电喷(PFI)「喷油器布置在进气道内,调节上具有更快的响应,技术成熟,成本低,当前市场应用较多」缸内直喷(GDI)「高压喷油器布置在气缸内,较大的技术升级,优点很多,响应快,喷油量控制精确,灵活控制喷射策略,利用燃油汽化潜热可增大压缩比,当前市场主流及未来趋势,为重要变革」喷射压力提升「350bar、500bar…,主要是喷油系统的供应商如Bosch提供的产品升级,以降低油耗和排放,针对法规对碳烟排放的严格要求,该措施效果显著,趋势」双喷射系统「PFI+GDI,通过每一缸分别在气道和缸内布置喷油器,针对不同工况可优化策略,成本上升,应用在相对高端的车型,如大众的EA888和雷克萨斯D-4S」气路-进气:可变进气歧管「利用进气谐振,增加不同工况下的进气量,用于自然吸气发动机」变滚流/涡流「针对不同工况对进气和流动强度的要求,通过控制进气道流动截面积来增大流速,提高滚流/涡流强度,通常搭配缸内直喷使用」机械增压(Supercharger)「相对于涡轮增压,改善发动机低速工况的动力输出,应用于对低速加速能力要求较高的车型」涡轮增压(Turbocharger)「利用废气能量,提升进气量,但加速上有一定滞后性,与降低排量配合,可以改善动力性、经济性和排放性,市场主流,广泛应用」涡轮增压+机械增压「弥补了加速滞后性的短板,代价是成本和燃油耗,应用于相对高端的车型,典型代表为大众TSI,T=Twin」可变截面涡轮增压(VGT)「通过调节涡轮机的几何流通面积来适应不同工况下的要求,应用较少,趋势」双涡流涡轮「相对于以上容易实现,性价比高,应用较多,如福特的EcoBoost」气路-配气:单缸两气门「早期方案,已退出市场」单缸四气门「目前主流方案,广泛应用」可变气门正时(VVT/DVVT)「目前主流方案,广泛应用」可变气门升程(VVL)「技术升级方案,日本车型应用较多」连续可变气门升程「为分段可变气门升程的升级,调节范围更广,如宝马的Valvetronic技术,另外观致量产车应用无凸轮轴的Qamfree技术,更加先进,是一个重要的技术革新和趋势,但何时能推广未知」燃烧:变工作循环「利用凸轮型线优化和配气机构调节功能,实现奥托循环和阿特金森循环/米勒循环的切换,提升热效率,实现成本低。应用较多,当前阶段主要趋势」压缩比提升「通过进气和燃烧室的优化,使得爆震趋势降低,提高压缩比,提升热效率,如马自达的Skyactiv-G技术,压缩比达到惊人的14:1。趋势」可变压缩比(VCR)「针对不同工况,通过调节硬件结构,实现几何压缩比的变化,增加压缩比可变范围,进一步提升热效率,技术难度较高,英菲尼迪的VC-T发动机可以实现8:1~14:1的调节范围(VC-T是增压,Skyactiv-G是自吸)。目前应用很少,重要技术变革和趋势」停缸「在低负荷工况选择停掉一个或几个汽缸,降低燃油耗,福特计划在下一代三缸机EcoBoost1.0T上采用停缸,技术难度较高,尤其是控制和NVH等问题,目前应用较少」HCCI「这个作为一只很热门的研究领域,已经有了很多研究成果,但是在量产机上难以实现,马自达计划在下一代Skyactiv上采用HCCI,压缩比达到18:1,直接改变了燃烧方式。目前无应用,非常重要的技术变革和趋势」个人观点,看好连续可变气门升程和可变压缩比技术。不过长期看来肯定是HCCI一统天下:P以上,是个人的一些看法,抛砖引玉,欢迎补充。

汽油机方面

油路:

气路-进气:

气路-配气:

燃烧:

个人观点,看好连续可变气门升程和可变压缩比技术。不过长期看来肯定是HCCI一统天下:P

以上,是个人的一些看法,抛砖引玉,欢迎补充。

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